МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВ СКИЙ АВ И АЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
(национальный исследовательский университет)»
Институт систем управления, информатики и электроэнергетики
Кафедра прикладных программных средств и математических методов
Курсовая работа
по дисциплине: «Звуковой дизайн мультимедиа»
на тему: «Звук и его обработка на примере шумоподавления»
Выполнил:
Горюнов И.А.
Группа: М3О-417Бк
Подпись: ______________
Руководитель:
Зав. каф. 311
Вестяк В.А.
Подпись: ______________
Оценка: ______________
Москва
2020
Задание выдано:
2
Содержание
Оглавление
Введение ................................................................................................................... 3
1.Актуальность ........................................................................................................ 4
2. Действие шума на организм человека .............................................................. 5
3.Физическое представление звука ....................................................................... 7
4. Анализ методов цифровой обработки цифровых сигналов и методов
активного шумоподавления ................................................................................. 10
4.1 Цифровая обработка сигналов ....................................................................... 10
4.2. Алгоритмы подавления звука. ...................................................................... 13
5. Профессиональная обработка звука. Звук и звуковая волна ........................ 14
5.1. Методы обработки звука. .............................................................................. 14
5.2 Программа обработки звука Audacity ........................................................... 18
Заключение ............................................................................................................ 22
Список использованной литературы ................................................................... 24
3
Введение
Шум - беспорядочные колебания различной физической природы,
отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры.
Первоначально слово шум относилось исключительно к звуковым
колебаниям, однако в современной науке оно было распространено и на
другие виды колебаний.
Шум можно квалифицировать по нескольким категориям: акустический,
электромагнитный, электростатический и ошибки квантования. Последние
виды помех также называют аддитивными стационарными. Примерами
аддитивных стационарных шумов могут являться постоянное шипение
микрофона или усилительной аппаратуры, гул электросети, работа различных
приборов, не меняющих звучания по времени (вентиляторы, компьютеры)
также может создавать шумы, близкие к стационарным.
Шум звукового диапазона замедляет реакцию человека на поступающие
от технических устройств сигналы, это приводит к снижению внимания и
увеличению ошибок при выполнении различных видов работ. Из-за шума
человек не может нормально отдохнуть и восстановить силы. Шум угнетает
центральную нервную систему, вызывает изменения скорости дыхания и
пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно
— сосудистых заболеваний, язвы желудка, гипертонической болезни. Любой
шум достаточной интенсивности и продолжительности может привести к
разной степени снижения слуховой активности. При воздействии шума
высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок,
контузия, а при ещё более высоких (более 160 дБ) — смерть.
4
1. Актуальность
Проблема подавления шумов решается двумя методами: активным и
пассивным. Пассивные методы заключаются в установке пассивных
препятствий для прохождения звуковой волны, такие как: выращивание
деревьев, рядом с дорогой, установка окон с шумоподавлением, обивка стен
звукопоглощающими материалами и т.п. такие методы могут быть достаточно
эффективными в некоторых случаях, например, когда источник шума и
человек находится в разных акустических средах - шум с улицы хорошо
заглушается с помощью пластиковых окон.
В отличие от пассивных методов шумоподавления, активные методы
работают по схеме: измерение шум (неприятный звук), обработка, выдача на
систему воспроизведения, в результате чего шум складывается с
инвертированным шумом и происходит его подавление. В зависимости от
характеристик шума, его интенсивности, расположения источников
шумоподавления, процент подавления шума, при таком подходе меняется.
Активные системы шумоподавления главным образом характеризуются
мобильностью, настраиваемостью, простотой установки, в сравнении с
пассивными системами. Преимущество активных систем также заключается в
том, что они способны подавлять шум в той же среде в которой находится
человек, например, подавить шум работающего рядом системного блока.
Поэтому актуальность построения и использования таких систем со временем
растет.
5
2. Действие шума на организм человека
К настоящему времени накоплены многочисленные данные,
позволяющие судить о характере и особенностях влияния шумового фактора
на слуховую функцию. Течение функциональных изменений может иметь
различные стадии. Кратковременное понижение остроты слуха под
воздействием шума с быстрым восстановлением функции после прекращения
действия фактора рассматривается как проявление адаптационной защитно-
приспособительной реакции слухового органа.
Адаптацией к шуму принято считать временное понижение слуха не
более чем на 10-15 дБ с восстановлением его в течение 3 мин после
прекращения действия шума. Длительное воздействие интенсивного шума
может приводить к перераздражению клеток звукового анализатора и его
утомлению, а затем к стойкому снижению остроты слуха.
Установлено, что утомляющее и повреждающее слух воздействие шума
пропорционально его высоте (частоте). Наиболее выраженные и ранние
изменения наблюдаются на частоте 4000 Гц и близкой к ней области частот.
При этом импульсный шум (при одинаковой эквивалентной мощности)
действует более неблагоприятно, чем непрерывный. Особенности его
воздействия существенно зависят от превышения уровня импульса над
уровнем, определяющим шумовой фон на рабочем месте.
Развитие профессиональной тугоухости зависит от суммарного времени
воздействия шума в течение рабочего дня и наличия пауз, а также общего
стажа работы. Начальные стадии профессионального поражения наблюдаются
у рабочих со стажем 5 лет, выраженные (поражение слуха на все частоты,
нарушение восприятия шепотной и разговорной речи) - свыше 10 лет.
Помимо действия шума на органы слуха, установлено его вредное
влияние на многие органы и системы организма, в первую очередь на
6
центральную нервную систему, функциональные изменения в которой
происходят раньше, чем диагностируется нарушение слуховой
чувствительности. Поражение нервной системы под действием шума
сопровождается раздражительностью, ослаблением памяти, апатией,
подавленным настроением. Изменением кожной чувствительности и другими
нарушениями, в частности, замедляется скорость психических реакций,
наступает расстройство сна и т.д. У работников умственного труда происходит
снижение темпа работы, ее качества и производительности.
Действие шума может привести к заболеваниям желудочно-кишечного
тракта, сдвигам в обменных. Нарушению функционального состояния
сердечно-сосудистой системы. Звуковые колебания могут восприниматься не
только органами слуха, но и непосредственно через кости черепа. Уровень
шума, передаваемого этим путем, на 20-30 дБ меньше уровня,
воспринимаемого ухом. Если при невысоких уровнях шума передача за счет
костной проводимости мала, то при высоких уровнях она значительно
возрастает и усугубляет вредное действие на организм человека. При действии
шума очень высоких уровней (более 145 дБ) возможен разрыв барабанной
перепонки.
Таким образом, воздействие шума может привести к сочетанию
профессиональной тугоухости с функциональными расстройствами
центральной нервной, вегетативной, сердечно-сосудистой и других систем,
которые могут рассматриваться как профессиональное заболевание - шумовая
болезнь. Профессиональный неврит слухового нерва (шумовая болезнь) чаще
всего встречается у рабочих различных отраслей машиностроения,
текстильной промышленности и пр. Случаи заболевания встречаются у лиц,
работающих на ткацких станках, с рубильными, клепальными молотками,
обслуживающих прессоштамповочное оборудование, у испытателей-
мотористов и других профессиональных групп, длительно подвергающихся
интенсивному шуму.
7
3. Физическое представление звука
Звук представляет собой непрерывный сигнал - звуковую волну с
меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он
громче для человека. Чем больше частота сигнала, тем выше тон.
Распространение звука представляет собой сложный волнообразный
колебательный процесс в упругой среде (воздухе, материале строительных
конструкций). Передача звука в воздухе происходит в виде продольных волн,
которые в акустике называются так потому, что частицы среды колеблются
вдоль оси распространения волны
Каждая звуковая волна имеет свою длину λ, м, и совершает определенное
количество колебаний в секунду, называемое частотой колебаний f и
измеряемое в Герцах (Гц). Амплитуда колебаний частиц определяет
громкость. Ухо человека воспринимает звуковые волны частотой от 16 до
20000 Герц (Гц).
Представление звука в пространстве
Основные характеристики волнового движения
8
С увеличением частоты колебаний длина звуковой волны изменяется
по зависимости λ = c/f, где с — скорость ее распространения в воздушной
среде, м/с. Длина звуковой волны у звуков низкой частоты значительно
больше, чем у звуков высокой частоты.
За счет колебаний частиц в звуковой волне образуются зоны
повышенного и пониженного давления по отношению к атмосферному,
которое называется звуковым давлением р. Периодическое изменение
звукового давления в волне вызывает колебание барабанной перепонки в ухе,
благодаря чему мы слышим звук. Минимальное давление, воспринимаемое
человеком, называется пороговым давлением и составляет р0 = 2·10-5 Н/м2, а
давление свыше 20 Н/м2 ощущается человеком как боль, и поэтому его
называют болевым порогом.
Большая часть звуков, слышимых человеком, состоит из ряда
различных звуковых частот. Звуковую волну только одной частоты можно
получить с помощью специальных инструментов. Человеческое ухо по-
разному воспринимает звук разной частоты: на высоких частотах 2000 —
4000 Гц звуковые волны воспринимается лучше, чем на низких. Поэтому
болевой порог на низкой частоте 31,5 Гц наступает при уровне силы звука
135 дБ, на частоте 2000 Гц ощущение боли появится при L = 112 дБ.
Уровень звукового давления не полностью характеризует звук с точки
зрения его восприятия ухом, а источники звука излучают энергию различных
частот. Поэтому необходимо знать частотную характеристику звука,
показывающую распределение звукового давления по частотам. В настоящее
время нормирование шума, акустические расчеты и измерения проводятся в
общепринятых среднегеометрических частотах 1/3 — октавных полос: 63,
125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150,
4000 Гц.
9
По характеру спектра шумы подразделяют на широкополосные (с
непрерывным спектром шириной более одной октавы) и тональные, в спектре
которых имеются выраженные дискретные тона, измеренные в третьоктавных
полосах частот с превышением уровня звукового давления над соседними
полосами не менее чем на 10 дБ.
По временным характеристикам шумы делят на постоянные, уровень
звука которых в течение 8-часового рабочего дня изменяется не более чем на
5 дБА при измерениях на временной характеристике “медленно” шумомера, и
непостоянные, не удовлетворяющие данному условию.
Непостоянные шумы, в свою очередь, делятся на следующие виды:
· колеблющиеся во времени шумы, уровень звука которых непрерывно
изменяется во времени;
· прерывистые шумы, уровень звука которых ступенчато изменяется (на
5 дБА и более), причём длительность интервалов, в течение которых уровень
остается постоянным, составляет не менее 1 с;
· импульсные шумы, состоящие из одного или нескольких звуковых
сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука в дБА,
измеренные соответственно на временных характеристиках “медленно” и
“импульс” шумомера, отличаются не менее чем на 7 дБА.
10
4. Анализ методов цифровой обработки цифровых сигналов и
методов активного шумоподавления
4.1 ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ
Обработка и воспроизведение звука на компьютерах происходит через
звуковую карту. Звуковая карта из следующих устройств:
- Аналоговый фильтр перед аналогового — цифровым преобразователем
(АЦП) – для подавления помех, возникающих при преобразовании
аналогового сигнала в цифровой;
- Аналогового - цифровой преобразователь — преобразует звук с
микрофона, гитары, синтезатора в цифровой вид;
- Блок цифровой обработки — изменяет частоты дискретизации,
накладывает эффекты и другое;
- Устройство сопряжения с компьютером — передает цифровой сигнал
в компьютер по шинам PCI, PCIe, USB, FireWire;
- Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — преобразует звук из
компьютера для прослушивания в колонках;
- Аналоговый фильтр после ЦАП — для подавления помех,
возникающих при преобразовании цифрового сигнала в аналоговый.
Согласно теоремы Котельникова частота дискретизации должна быть
выбрана вдвое больше максимальной частоты спектра сигнала, тогда
аналоговый сигнал, который имеет ограниченный спектр, может быть
восстановленный однозначно и без потери данных.
После получения последовательности отсчетов происходит их
обработка. Для обработки применяется преобразование Фурье, с помощью
которой можно получить спектр сигнала, который в дальнейшем подвергнется
11
обработке. Такой подход к спектральному анализу эффективен в
вычислительном отношении и обеспечивает получение приемлемых
результатов для большого класса сигнальных процессов. Однако, несмотря на
указанные достоинства, подходу, основанному на вычислении БПФ, присущ
ряд принципиальных ограничений. Наиболее важное из них — это
ограничение частотного разрешения, т.е. способности различать спектральные
линии двух и более сигналов. Второе ограничение обусловлено неявной
весовой обработкой данных при вычислении БПФ. Взвешивание проявляется
в виде «утечки» в частотной области, т.е. энергия главного лепестка
спектральной линии «утекает» в боковые лепестки, что приводит к наложению
и искажению спектральных линий других присутствующих сигналов. При
этом спектральные линии слабых сигналов могут маскироваться боковыми
лепестками спектральных линий более сильных сигналов. Многие измеряемые
процессы обладают малой длительностью или же медленно изменяющимися
во времени спектрами, которые можно считать постоянными только на
коротких участках записей данных.
В течение трех последних десятилетий предложено большое число
самых различных процедур спектрального оценивания, которые разработаны
для того, чтобы, так или иначе, ослабить ограничения, присущие подходу на
основе БПФ. Часто о процессе, из которого 4 берутся отсчеты, известна
некоторая совокупность сведений, позволяющая выбрать модель процесса,
которая является хорошей его аппроксимацией. В этом случае можно, как
правило, получить более точную спектральную оценку, определяя параметры
выбранной модели по результатам измерений. Так называемый
моделирующий подход к спектральному оцениванию становится трехэтапной
процедурой. Первый этап состоит в выборе модели исследуемого временного
ряда. Второй этап состоит в оценивании параметров принятой модели либо с
использованием имеющихся отсчетов данных, либо значений
автокорреляционной функции (известной или оцениваемой по имеющимся
12
данным). Наконец, третий этап состоит в получении спектральной оценки
путем подстановки оценок параметров модели в расчетное выражение для
спектральной плотности мощности (СПМ), соответствующее этой модели.
Ценность такого подхода в том, что при хорошем соответствии выбранной
модели наблюдаемым данным получаются более точные оценки СПМ при
более высоком разрешении, чем при традиционном подходе на основе БПФ,
поскольку отпадает необходимость в функциях окна и устраняются связанные
с ними искажения. Платой за улучшение оценок СПМ оказывается
возрастание вычислительной сложности алгоритмов получения оценок,
которая стала успешно преодолеваться только на современном уровне
развития вычислительной техники. Современный цифровой спектральный
анализ — это оценка СПМ на основе параметрических моделей случайных
процессов. Основной интерес к методам параметрического спектрального
оценивания связан с высокой разрешающей способностью, достигаемой с их
помощью при обработке последовательностей данных, содержащих очень
малое число отсчетов. Ниже мы рассмотрим классические методы
спектрального анализа случайных процессов, включающие коррелограммный
и периодограммный методы, а также методы спектрального оценивания
высокого разрешения, основанные на использовании параметрических
моделей, таких как модели авторегрессии и авторегрессии-скользящего
среднего. Кроме этого рассмотрены также метод моделирования
наблюдаемых данных суммой экспоненциальных функций и методы
оценивания частоты, основанные на анализе собственных значений
соответствующих матриц.
Главным критерием при активном подавлении звука является время
обработки сигнала, т.е. сигнал должны обработаться до прихода следующих
отсчетов
13
4.2. Алгоритмы подавления звука.
Рассмотрим некоторые алгоритмы активного шумоподавления. К
самому быстрому алгоритму можно отнести алгоритм инвертирования
амплитуды звукового сигнала - этот алгоритм не требует ресурсоемких
преобразований Фурье (прямого и обратного), а также операций с отдельными
частотами. К положительным сторонам алгоритма относится его скорость,
недостатком этой схемы является трудность осуществления корректировки
сигнала подавления, что сужает круг применения этого сигнала.
Лучшее подавление шума можно сделать на основе адаптивных
алгоритмов. В этих алгоритмах подстройка параметров сигнала подавления
осуществляется в зависимости от результата снижения уровня шума.
Разработаны алгоритмы, которые будут учитывать рассогласования в
наложении сигналов, корректировать фазу отдельных частот сигнала таким
образом, чтобы шум был максимально подавлен. Рассматриваются два
алгоритма: подстройка фазы частот и коррекция их амплитуды.
В первом алгоритме делается акцент на обеспечении точного совпадение
звуковых волн, корректируя фазу разных частот. Для ускорения алгоритма
применяется фильтрация по частотам (происходит анализ не всех частот, а
только тех, амплитуда которых выше заданной, при этом амплитуда
остальных частот просто инвертируется).
Второй алгоритм основывается на том, что человек слышит разные
частоты с разной интенсивностью - кривые равной громкости приведены на
рисунке ниже
14
5. Профессиональная обработка звука. Звук и звуковая волна
5.1. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ЗВУКА.
Под обработкой звука следует понимать различные преобразования
звуковой информации с целью изменения каких-то характеристик звучания.
К обработке звука относятся способы создания различных звуковых
эффектов, фильтрация, а также методы очистки звука от нежелательных
шумов, изменения тембра и т.д. Все это огромное множество преобразований
сводится, в конечном счете, к следующим основным типам:
1. Амплитудные преобразования. Выполняются над амплитудой
сигнала и приводят к ее усилению/ослаблению или изменению по какому-
либо закону на определенных участках сигнала.
2. Частотные преобразования. Выполняются над частотными
составляющими звука: сигнал представляется в виде спектра частот через
определенные промежутки времени, производится обработка необходимых
частотных составляющих, например, фильтрация, и обратное "сворачивание"
сигнала из спектра в волну.
3. Фазовые преобразования. Сдвиг фазы сигнала тем или иным
способом; например, такие преобразования стереосигнала, позволяют
реализовать эффект вращения или "объёмности" звука.
4. Временные преобразования. Реализуются путем наложения,
растягивания/сжатия сигналов; позволяют создать, например, эффекты эха
или хора, а также повлиять на пространственные характеристики звука.
Echo (эхо). Реализуется с помощью временных преобразований.
Фактически для получения эха необходимо на оригинальный входной сигнал
наложить его задержанную во времени копию. Для того, чтобы человеческое
15
ухо воспринимало вторую копию сигнала как повторение, а не как отзвук
основного сигнала, необходимо время задержки установить равным
примерно 50 мс. На основной сигнал можно наложить не одну его копию, а
несколько, что позволит на выходе получить эффект многократного
повторения звука (многоголосного эха). Чтобы эхо казалось затухающим,
необходимо на исходный сигнал накладывать не просто задержанные копии
сигнала, а приглушенные по амплитуде.
Reverberation (повторение, отражение). Эффект заключается в
придании звучанию объемности, характерной для большого зала, где каждый
звук порождает соответствующий, медленно угасающий отзвук.
Практически, с помощью реверберации можно "оживить", например,
фонограмму, сделанную в заглушенном помещении. От эффекта "эхо"
реверберация отличается тем, что на входной сигнал накладывается
задержанный во времени выходной сигнал, а не задержанная копия входного.
Иными словами, блок реверберации упрощенно представляет собой петлю,
где выход блока подключен к его входу, таким образом уже обработанный
сигнал каждый цикл снова подается на вход смешиваясь с оригинальным
сигналом.
Chorus- (хор). В результате его применения звучание сигнала
превращается как бы в звучание хора или в одновременное звучание
нескольких инструментов. Схема получения такого эффекта аналогична
схеме создания эффекта эха с той лишь разницей, что задержанные копии
входного сигнала подвергаются слабой частотной модуляции (в среднем от
0.1 до 5 Гц) перед смешиванием со входным сигналом. Увеличение
количества голосов в хоре достигается путем добавления копий сигнала с
различными временами задержки.
"Обычный" аналоговый звук представляется в аналоговой аппаратуре
непрерывным электрическим сигналом. Компьютер оперирует с данными в
16
цифровом виде. Это означает, что и звук в компьютере представляется в
цифровом виде.
Цифровой звук - это способ представления электрического сигнала
посредством дискретных численных значений его амплитуды. Допустим, мы
имеем аналоговую звуковую дорожку хорошего качества (говоря "хорошее
качество" будем предполагать нешумную запись, содержащую спектральные
составляющие из всего слышимого диапазона частот - приблизительно от 20
Гц до 20 КГц) и хотим "ввести" ее в компьютер (то есть оцифровать) без
потери качества. Звуковая волна - это некая сложная функция, зависимость
амплитуды звуковой волны от времени. Эту функцию описывают путем
хранения ее дискретных значений в определенных точках. Иными словами, в
каждой точке времени можно измерить значение амплитуды сигнала и
записать в виде чисел. Однако и в этом методе есть свои недостатки, так как
значения амплитуды сигнала мы не можем записывать с бесконечной
точностью, и вынуждены их округлять. Говоря иначе, мы будем приближать
эту функцию по двум координатным осям - амплитудной и временной. Таким
образом, оцифровка сигнала включает в себя два процесса - процесс
дискретизации (осуществление выборки) и процесс квантования. Процесс
дискретизации - это процесс получения значений величин преобразуемого
сигнала в определенные промежутки времени.
Квантование - процесс замены реальных значений сигнала
приближенными с определенной точностью. Таким образом, оцифровка - это
фиксация амплитуды сигнала через определенные промежутки времени и
регистрация полученных значений амплитуды в виде округленных цифровых
значений (так как значения амплитуды являются величиной непрерывной,
нет возможности конечным числом записать точное значение амплитуды
сигнала, именно поэтому прибегают к округлению). Записанные значения
амплитуды сигнала называются отсчетами. Очевидно, что чем чаще мы
будем делать замеры амплитуды (чем выше частота дискретизации) и чем
17
меньше мы будем округлять полученные значения (чем больше уровней
квантования), тем более точное представление сигнала в цифровой форме мы
получим. Оцифрованный сигнал в виде набора последовательных значений
амплитуды можно сохранить.
Однако, надо иметь в виду, что память компьютера не бесконечна, так
что каждый раз при оцифровке необходимо находить какой-то компромисс
между качеством (напрямую зависящим от использованных при оцифровке
параметров) и занимаемым оцифрованным сигналом объемом.
А также, частота дискретизации устанавливает верхнюю границу
частот оцифрованного сигнала, а именно, максимальная частота
спектральных составляющих равна половине частоты дискретизации
сигнала. Попросту говоря, чтобы получить полную информацию о звуке в
частотной полосе до 22050 Гц, необходима дискретизация с частотой не
менее 44.1 КГц.
Существуют и другие проблемы, и нюансы, связанные с оцифровкой
звука. Не сильно углубляясь в подробности отметим, что в "цифровом звуке"
из-за дискретности информации об амплитуде оригинального сигнала
появляются различные шумы и искажения. Так, например, джиттер (jitter) -
шум, появляющийся в результате того, что осуществление выборки сигнала
при дискретизации происходит не через абсолютно равные промежутки
времени, а с какими-то отклонениями. То есть, если, скажем, дискретизация
проводится с частотой 44.1 КГц, то отсчеты берутся не точно каждые 1/44100
секунды, а то немного раньше, то немного позднее. А так как входной сигнал
постоянно меняется, то такая ошибка приводит к "захвату" не совсем верного
уровня сигнала. В результате во время проигрывания оцифрованного сигнала
может ощущаться некоторое дрожание и искажения. Появление джиттера
является результатом не абсолютной стабильности аналогово-цифровых
преобразователей. Для борьбы с этим явлением применяют
18
высокостабильные тактовые генераторы. Еще одной неприятностью является
шум дробления. При квантовании амплитуды сигнала происходит ее
округление до ближайшего уровня. Такая погрешность вызывает ощущение
"грязного" звучания.
На практике, процесс оцифровки (дискретизация и квантование
сигнала) остается невидимым для пользователя - всю черновую работу
делают разнообразные программы, которые дают соответствующие команды
драйверу (управляющая подпрограмма операционной системы) звуковой
карты. Любая программа (будь то встроенный в Windows Recorder или
мощный звуковой редактор), способная осуществлять запись аналогового
сигнала в компьютер, так или иначе оцифровывает сигнал с определенными
параметрами, которые могут оказаться важными в последующей работе с
записанным звуком, и именно по этой причине важно понять, как происходит
процесс оцифровки и какие факторы влияют на ее результаты.
5.2 Программа обработки звука Audacity
Порой недостаточно просто записать звук, часто возникает
необходимость в его редакции: от изменения громкости до сложных эффектов.
Существует ряд программ, которые успешно справляются с данной задачей и
кроме того имеют возможность извлекать звуковую информацию с компакт-
дисков и, наоборот, записывать аудио CD.
Среди таких программ лидируют Sound Forge, Wave Lab, Cool Edit.
Для работы со звуком в общеобразовательной школе можно предложить
кроссплатформенный бесплатный аудиоредактор Audacity.
Audacity - бесплатный, простой в использовании звуковой редактор для:
- записи звука;
- оцифровки аналоговых записей (кассет, грампластинок);
19
- редактирования файлов в форматах Ogg Vorbis, MP3 и WAV;
- физического редактирования нескольких файлов (вырезание, склейка,
сведение);
- изменения скорости и высоты тона записи и многое др.
Интерфейс Audacity
Приложение имеет классический дизайн с меню и кнопками управления
записью в верхней части окна. Под ними находится диаграмма звукового
файла и строка состояния. Рабочее меню содержит следующие элементы:
- Кнопки управления аудио — переход между записями, воспроизведение,
пауза и остановка, запись звука.
- Инструменты для выделения отрезка, конвертации звука, зуммирования,
редактирования и временного сдвига.
- Измерители уровня чувствительности микрофона и громкости
воспроизведения.
- Панель переключения между устройствами захвата звука.
- Звуковая дорожка с временной шкалой и инструментами установки времени
начала и конца фрагмента.
20
Удаление шума
Выделите фрагмент трека, где слышен шум и воспользуйтесь
инструментом «Эффекты-Подавление шума». Далее необходимо определить
профиль шума, для этого нужно выбрать соответствующий пункт меню
шумоподавления. Теперь выделяем всю дорожку, снова идём в «Эффекты-
Подавление шума» и нажимаем «Ок».
Изменение уровня звука
Инструменты изменения огибающей и рисования семпла позволяют
контролировать затухание и повышение громкости, а также сглаживать
области сигнала.
Можно отредактировать звук на всей дорожке, используя
«мультиинструмент». Он работает как рисование семпла, но корректирует
сигнал на всей дорожке, а не в выделенной области.
21
Сохранение аудиофайла
После завершения работы над проектом звук надо экспортировать в
звуковой файл («Файл-Экспортировать»). В открывшемся меню нужно
выбрать формат кодировки и место для расположения файла.
Кроме перечисленных возможностей, программа Audacity позволяет
разделять стереодорожки по каналам и объединять два трека в единый
стереофайл.
22
Заключение
Обработка звука бывает разноплановой и зависит от целей, которые вы
преследуете. Это может быть подавление шумов, наложение звуковых
фильтров, добавление реверберации или дилея, выведение на передний план
определённых частот и т.п.
Обработка звука в реальном времени с помощью модулей DirectX
оказалась настолько привлекательной для многих музыкантов, что они начали
активно использовать именно их, почти «забыв» о существовании основных
функций программ обработки. Разумеется, семейство программ звуковой
обработки не исчерпывается программами Sound Forge и Cool Edit Pro.
Существуют и другие профессиональные программы, служащие тем же целям.
Среди них можно особенно отметить WaveLab от компании Steinberg —
программу, известную быстротой выполнения алгоритмов звукового
преобразования. Она предоставляет также большие возможности по работе с
записью Audio CD (звуковых компакт-дисков) и, кроме того, способна
работать с подключаемыми модулями VST.
Довольно широко известна также программа Wave SE, входящая в
стандартную поставку некоторых звуковых карт от компании Turtle Beach.
Она предназначена в основном для работы с сэмплами, хотя имеет и
традиционные возможности звуковой обработки. Однако алгоритмы
обработки этой программы весьма далеки от совершенства.
Выбор программы звуковой обработки во многом зависит от вкусов
пользователя. Однако все эти программы в последнее время имеют весьма
похожий пользовательский интерфейс, так что, если вы освоили работу с
описанными здесь программами Sound Forge и Cool Edit Pro, легко сможете
освоить и другие звуковые программы.
23
Иными словами, цифровая обработка - это одна из перспективных
областей высоких наукоемких технологий - high tech - привлекательная для
приложения сил.
24
Список использованной литературы
1. Кузнецов А. Н., Поливаев О. И. Перспективы использования систем
активного шумоподавления //ВЕСТНИК. — 2010. — №. 1. — С. 46.
2. Балагуров А. В., Тюрин А. П. Моделирование аналоговой системы
активного шумоподавления //Защита от повышенного шума и вибрации
2013. — С. 285
3. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов / Питер 2012 -608 с
4. Рахимов, Компьютерные технологии в музыке / Р.Г. Рахимов. – Уфа.
2009. – 39 c.